第二章 原核生物形态结构与功能3

Structure of Peptidoglycan
2. 原核生物的形态、构造和功能 2.1 细菌
2.1.4 细菌的结构
2.1.4.1 细胞壁
• 磷壁酸
• G+菌独有 • 一种酸性多糖
• 主要成分为甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸
• 功能 • 类型 壁磷壁酸 膜磷壁酸

• 根据结合部位的不同分为： 壁磷壁酸:含量多，通过共价键与肽聚糖 分子结合,并延伸到肽聚糖分子表面, 带 有负电荷。 膜磷壁酸: 与细胞膜上的脂类结合相连
基本构造 细胞壁 细胞膜 间体 核区 内含物
特殊构造 鞭毛 菌毛 性菌毛 芽孢
微荚膜
荚膜 粘液层
是细胞可变部分，不是每 个都有，如鞭毛、荚膜、 芽孢。
核糖体
细胞不变部分，每个细胞都 有，如细胞壁、膜、核。
糖 被
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2.1.4 细菌的结构
2.1.4.1 细胞壁
螺旋菌
螺旋体
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螺旋状菌

•螺 菌
弧
菌
•螺旋体
幽门螺旋菌
左：显微数码摄像
右：结构示意图
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2.1.3 细菌的大小

细菌大小的度量单位：以m为单 位。 细菌大小的表示：
血液红细胞

球菌，一般以直径来表示。
杆菌和螺旋菌，以长和宽来表示。 如E.coli 2 0.5m。 细菌大小的测定：在显微镜下使 用显微测微尺测定。
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2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁
• 革兰氏阳性菌细胞壁
• 特点：厚度大（ 20－80nm ）， 均一，细胞壁厚故强度高。
• 化学成分简单（90％肽聚糖和10 ％磷壁酸组成）
G＋细菌细胞壁结构示意图
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2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁
占细胞壁干重的％ G+细菌 含量很高(30-95) 含量较高(<50) 一般无(<2) O G-细菌 含量很低(5-20） 0 含量较高 含量较高
成分 革兰氏染色原理 • 细胞壁结构、 成分差别 肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质
G，M都是ß－1，4－糖苷键连接 肽尾：第三氨基酸不同 G＋ 赖氨酸 G－ 二氨基庚二酸(DAP) 肽桥 G＋：5个苷氨酸 G－：肽键
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2.1.4 细菌的结构
2.1.4.1 细胞壁
• 外膜 • G-菌独有 • 主要成分为脂多糖、磷脂和 若干种外膜蛋白。 • 功能 • 外膜被分为脂多糖层（外）、 磷脂层（中）、脂蛋白层 （内）
薄而松散的肽聚糖网不能阻挡染料的的溶 出，细胞褪色。复染，呈现红色。
脂质
蛋白质
G-
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2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁
什么是古生菌？ 类型：产甲烷菌和Eetremophiles：嗜盐菌、嗜热菌和热原体属 特性：除热原体属无细胞壁，其余都有。但与真细菌化学成分差别大。不 含有真正的肽聚糖，含假肽聚糖、糖蛋白和蛋白质。 甲烷杆菌的假肽聚糖
细胞壁 cell wall
• 位于细胞表面，较坚
硬，略具弹性结构。
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2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁
功能： • 维持细胞外形； • 保护细胞免受机械损伤和渗透压危害；
• 屏障作用，可保护细胞免受有毒物质的损害；
• 正常细胞分裂必需； • 鞭毛运动支点；
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2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁
• 革兰氏阴性菌细胞壁

比G+菌复杂 厚度:很薄，机械强度弱。 层次：多 化学成分与结构 肽聚糖层：薄2-3nm，含量 较低 外膜（外壁层）：覆盖在肽 聚糖外侧，较厚
2. 原核生物的形态、构造和功能 2.1 细菌
链杆菌，钝圆端
链杆菌，平截端
链杆菌，平截端
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2.1.2 细菌的形态
孤菌
螺旋菌 Spirillum：
• 是细胞呈弯曲杆状细菌统称。 • 根据其长度、螺旋数目和螺距等差 别，弧菌（vibrio)：螺旋不满一圈， 菌体呈弧形或逗号形。例：霍乱弧 菌、逗号弧菌 螺旋菌(spirillum)：螺旋满2—6环， 螺旋状。例：干酪螺菌 螺旋体(spirochaeta)：旋转周数在 6环以上，菌体长而柔软。例：梅 毒密螺旋体
人工方法去壁
部分去除：球状体
青霉素：作用于肽聚糖中的肽桥 溶菌酶：作用于 聚糖链的β-1,4糖苷键
自然界长期进化中形成：支原体
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2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁
L-型细菌 Found by Listeria Institute in England in 1935 念珠状链杆菌Strepobacillus moniliformis 在实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性状稳定的细胞壁 缺损菌株，一般而言，细胞膨大，渗透敏感，在固体培养基上形成 “煎蛋”似的小菌落。
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2.1.4.1 细胞壁
周质空间
解释 在革兰氏阴性菌中存在于外膜和细胞膜间的狭窄胶质空间（约12-15nm）
周质蛋白
水解酶 合成酶：参与蛋白质合成。 运输蛋白：参与营养获取和物质运输。
革兰氏阴性细菌则依靠它的外膜，保持这些酶与菌的紧密结合。
2.1.4 细菌的结构
2.1.4.1 细胞壁 • 肽聚糖 •多肽 •四肽尾
•肽桥
•聚糖 •N－乙酰葡糖胺

•N－乙酰胞壁酸 磷壁酸 甘油磷酸或核糖醇磷酸
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2.1.4 细菌的结构
2.1.4.1 细胞壁 β—1，4糖苷键 • 肽聚糖：以S.aureus为例 双糖单位：M G 四肽尾：4个氨基酸分子按L型与D型 交替连接 肽桥：甘氨酸五肽
呈闪白色的硫质粒状

微型细菌：

微小而透明的 细菌细胞，怎 么来进行观察？
简单染色法
2.1.4染色观察
革兰氏染色法 正染色 鉴别染色法 抗酸性染色法 芽孢染色法 死菌 姬姆萨染色法 负染色：荚膜染色法等 活菌: 用美蓝或TTC（氯化三苯基四唑）等 作活菌染色
细菌染色法
简单染色
制备涂片标本→染色 涂片 干燥 固定
• 多种抗生素作用的靶位点。
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Gram + 2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁 Gram -
重要特征--革兰氏染色 • 凡是不能被乙醇脱色，呈蓝紫 色，称为革兰氏阳性菌 G+ • 凡是经乙醇脱色，呈复染剂颜 色，称为革兰氏阴性菌 G-
多糖骨架：N-乙酰葡萄糖胺，N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸，beta-1，3糖苷键
肽尾：3个L型氨基酸 肽桥：L-Glu1个氨基酸组成
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2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁
缺壁细菌的形成机理和类型
自发缺壁突变：L型细菌 实验室中形成 缺壁 细菌 彻底除尽：原生质体
2.1.4 细菌的结构
2.1.4.1 细胞壁 β—1，4糖苷键 • 肽聚糖：以E.coli为例 双糖单位：M G 四肽尾：第三个氨基酸分子特殊是二 氨基庚二酸(DAP） 没有特殊的肽桥：肽键
Structure of Peptidoglycan
总结： G＋和 G－细胞壁比较
G＋和 G－肽聚糖的组成不同
些物质进入外膜。
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2.1.4 细菌的结构
2.1.4.1 细胞壁
外膜的生理功能
起细菌自我保护作用，它可以阻止溶菌酶、抗生素和染料等侵 入菌体，也可以阻止周质空间中的酶外漏； 有孔蛋白存在，使细胞具有较高的可渗透性 构成某些革兰氏阴性细菌致病物质—内毒素的物质基础； 作为重要的抗原因子决定了革兰氏阴性菌抗原的多样性； 是许多噬菌体吸附的受体。
原生质体（左侧为大肠杆菌的原生质体 右侧为杆状的大肠杆菌）
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2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁
原生质球：还残留了部分细胞壁（尤其是G-细菌外膜层）的原生质 体，常由G-菌形成。（下图2情况）
习题： G+，G-菌细胞壁结构和特征比较 课后P38：5、6题。
水洗、吸干 镜检 染色1min
步骤：
涂片固定
革兰氏染色法（Gram Stain）
由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。（Koch实验室）
结果:
革兰氏阳性菌，G＋——紫色 革兰氏阴性菌，G－——红色
结晶紫初染
碘液媒染 乙醇脱色 番红Leabharlann Baidu染
2.1.5 细菌的结构
2. 原核生物的形态、构造和功能 2.1 细菌 (3)细胞的结构和染色反应
2. 原核生物的形态、构造和功能 2.1 细菌
2.1.4 细菌的结构
2.1.4.1 细胞壁 脂多糖： 组成：由类脂A、 核心多糖和O －特异侧链三 部分组成。 类脂A是G-内毒素 的基础
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2.1.4 细菌的结构
2.1.4.1 细胞壁
外膜蛋白
定位
种类 脂蛋白：最多的是布朗氏脂蛋白，使外膜和肽聚糖紧密联系在一起。 孔蛋白：三聚体跨膜蛋白。中央有孔道控制某
微生物学
谢谢
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较大的杆菌
球菌

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2. 原核生物的形态、构造和功能 2.1 细菌
2.1.3 细菌的大小
个别情况： 巨型细菌：

是E.coli的100万倍
费氏刺尾鱼菌 Epulopiscium fishelsoni： 200~500 um 纳米比亚嗜硫珠菌 Thiomargarita namibiensis：0.32~1.00mm Nanobacteria：50nm （纳米细菌）
2. 原核生物的形态、构造和功能 2.1 细菌
2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁
原生质体 指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细 胞壁的合成后，所留下的仅由细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞， G+菌最容易形成原生质体 原生质体的特点和应用 对噬菌体不敏感 不能进行鞭毛运动 不能进行分裂 其他正常功能 杂交育种
革兰氏阳性细菌以上这些酶常分泌到胞外周围
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2.1.4 细菌的结构 2.1.4.1 细胞壁
G+
肽聚糖
革兰氏染色原理
细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致 密。脱色剂处理时，不易溶出。
磷壁酸
细胞膜
革兰氏染色原理
细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄 和交联度差，脱色剂处理，类脂为主的外膜迅速 溶解。